基于PC端MEMS的地震预警系统:以QCN与CSN为例

地震预警是防震减灾的有效手段之一,近年来,基于微机电(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)的地震预警系统发展迅猛。该系统中运用的MEMS加速度计是一种与价格昂贵的力反馈传感器相当性能的低分辨率、高噪声设备,但是成本相对低廉。本文介绍了两种基于PC(personal computer)端MEMS传感器的地震预警项目:QCN(The Quake-Catcher Network project)和CSN(The Community Seismic Network project),详细描述了项目的台站观测系统、数据采集系统、数据处理系统、数据存储与保障系统以及示范应用情况,旨在为中国地震预警系统建设提供参考与借鉴。     

厚软场地的地震动特征及设计反应谱研究

根据场地土层静、动力性能参数的原位测试和动三轴试验结果,进行厚软场地土层地震反应分析,研究厚软场地的地震动效应及地震动特性,并结合工程实例讨论了对应不同地震设防水平(50年超越概率63%、10%和3%)厚软场地的设计反应谱,分析了现行规范设计反应谱应用的局限性,成果对相关工程也有借鉴作用。     

瑞昌地震后鄱阳湖口地区的设计地震动参数校核研究

2005年11月26日在江西九江、瑞昌间发生了5.7级地震,震中烈度达7度强。瑞昌地震后,开展了对鄱阳湖口地区重大工程设计地震动参数的校核研究,分析了瑞昌地震后区域地震背景变化和地震震后活动趋势,对发震构造进行了综合判定,划分出了瑞昌潜在震源区,并针对该地区某大型桥梁进行了地震危险性分析和设计地震动工程参数的校核计算。结果表明,瑞昌地震是近场区外的中强地震,对鄱阳湖口地区设计地震动工程参数影响很小。本文的工作为破坏性地震震后重大工程设计地震动参数的校核工作提供了范例。     

汶川地震远场地震动特征及其对长周期结构影响的分析

汶川8.0级大地震中,中国数字强震动台网获得了大量的数字强震动记录,这些记录特别是远场记录具有丰富的长周期地震动分量。本文根据东南强震动中心获取的区域数字强震动记录,分析汶川8.0级地震的远场地震动特征,研究了基岩场地及深厚软弱场地的长周期地震动及其差异;根据长周期结构的特点,选取建于深厚软弱场地上的江苏A050强震台的超长地震记录进行结构地震反应分析,研究汶川8.0级地震对远场长周期结构的影响,并结合实际震害特点,提出了长周期结构抗震及地震安全对策中一些值得注意和思考的问题。     

汶川地震在江苏的强震动记录及地震影响场

2008年5月12日四川汶川发生M8.0大地震,江苏数字强震动台网固定观测台站、宿迁和溧阳断层观测存放台阵共获取该次地震有效强震动事件45个,计134条加速度记录。本文介绍了这些强震动记录分析处理的基本情况及其时域与频域的一些特点;编写SICalculate谱烈度计算程序和D2InterP二维插值程序,输入所获取的汶川地震26组实测强震动记录数据,得到该次地震在江苏地区的峰值加速度与谱烈度的等值线图,并就区域内地震影响场特征进行了初步研究。     

港珠澳大桥地震安全监测与评估系统将为大桥通车运行保驾护航

正2018年7月27日,亮相全国首届地震科普大会科普展的"港珠澳大桥地震安全监测与评估系统"颇受关注。研发人员表示,该系统可实现实时地震报警、强震动事件报警、自动化健康诊断及地震风险评估等功能,将为港珠澳大桥通车后的安全运行保驾护航。"港珠澳大桥地震安全监测与评估系统"主要由振动监测、事故预警、健康评估、地震风险评估四部     

斜坡地震稳定性研究的若干问题

强震通常会诱发斜坡灾害,并造成重大的人员伤亡和经济损失,斜坡地震稳定性评价研究是当前岩土工程和防灾减灾领域研究的热点问题之一。本文总结了斜坡在地震作用下稳定性评价的研究历史和现状;评述了静力分析方法的发展历史和存在的问题,归纳了动力分析法的发展历程和最新的研究成果。在此基础上,提出了当前斜坡地震稳定性研究领域亟需解决的10个基础问题。主要包括滑坡形成的地质条件、斜坡原始地形恢复方法、滑带土基本特征、输入地震动的确定、地震动入射方向对斜坡稳定性的影响、地震滑坡地震动场的反演、土体地震流滑形成机理和预测方法、斜坡地震稳定性可靠性分析、滑坡灾害风险分析以及快速评估方法等。开展这些基础问题的研究对推动斜坡地震稳定性研究有重要的理论意义和工程价值。     

基于IDA方法地下结构易损性的地震动记录规模选取∗

旨在研究基于增量动力分析(IDA)方法的地下结构地震易损性分析中地震动记录集规模的选取。基于 ABAQUS/Standard 软件平台,建立地铁车站结构的土-结构相互作用分析的二维模型,选取了 44 条远程地震动加速度时程曲线为基准库,采用非线性时程动力分析方法,获取了结构在不同规模地震动记录样本作用下的动力响应。以层间位移角为结构损伤指标,PGA 为地震动强度指标,绘制了 IDA 曲线簇并计算得到了不同工况的 50% 分位线。基于不同工况的结构震后失效概率与标准值的误差分析发现,地震动样本规模会显著影响地下结构基于 IDA 方法的地震易损性分析结果,随着评估性能水准等级的提升,地震动记录所带来的影响会越大。研究表明,基于 IDA 方法的地下结构地震易损性分析应不少于 12 条地震动记录,最佳输入地震动记录条数为 28 条。上述成果可为基于性能的地下结构抗震设计分析方法提供科学参考依据。     

大型抽水蓄能电站场地地震动效应及设计地震动参数研究

大型抽水蓄能电站往往建于山区的沟源坳地,场地地形复杂,各工程场点高差大。结合某大型抽水蓄能电站工程的具体情况,根据工程场地岩土参数原位测试及试验室试验结果,采用二维波动有限元方法研究复杂场地条件下的场地地震动效应,计算确定了50年及100年设计基准期对应超越概率63%、10%、5%、2%共8个设防水准的地震动参数,并通过不同高程处地震动参数的对比分析,研究了地形地貌对场地地震动效应的影响,得到一些有价值的结论。研究成果已在具体工程设计中采用,该成果对其它同类工程也有一定借鉴作用。     

给定地震场景下的随机地震动降维模拟∗

建立了一种可根据地震场景预测和模拟随机地震动加速度过程的降维模型。首先,挑选了1 766 条实测强震记录,根据断层类型和场地类别进行了分组,并识别了各组地震动的演变功率谱参数;然后,基于地震场景参数和演变功率谱参数,训练了两者的高斯过程回归模型（GPRM）,并采用K-fold 交叉验证法,验证GPRM 预测的有效性和精确性;最后,基于非平稳随机过程的谱表示法,通过引入随机函数的降维思想,实现了在给定地震场景下的随机地震动降维模拟。数值算例表明,预测的样本在频谱、峰值、强震持时等方面均与实测记录保持一致,体现了本文方法良好的工程适用性。这为地震动目标地区提供较为合理的人工地震动数据以及工程结构的随机地震反应分析与可靠性评价奠定了基础。     

声发射技术在桥梁结构健康监测中的应用研究进展

声发射技术作为一种被动的、动态的监测手段,在工程和材料领域得到了广泛的应用,正日益受到桥梁结构健康监测研究者的关注。本文回顾了近年来国内外基于声发射技术的桥梁结构健康监测研究状况。首先,简要介绍了声发射的基本原理和声发射信号处理方法;其次,详细分析了声发射技术在桥梁结构健康监测中的研究成果,包括钢筋混凝土桥、钢结构桥、桥梁结构关键构件和无线声发射传感器及其网络等;最后,分析了声发射技术在桥梁结构健康监测领域应用中存在的一些问题,并对声发射技术的应用前景进行了探讨。     

更好的抗震设计可以挽救生命

地震中大多数悲剧是由于墙壁倒塌压在人身上而造成的。如果墙壁造得能抵挡地震波的震动,这就意味着战斗打赢了一半。在许多国家,尤其是在日本和美国易受地震袭击的地区,在研究抗震建筑物方面已取得了巨大的成效。 在地震多发的旧金山,人们将分层的钢板和橡胶块体置于建筑物下面,充作减震器。在日本,科学家创造了“聪明建筑物”,它们配备传感器来探测和对付地震震动。墙脚下的传感器检测到震动并立即将信息传送到一台计算机里,然后由计     

微震监测技术在大岗山水电站右岸边坡中的应用

大岗山水电站右岸边坡地质条件复杂,断层、岩脉、卸荷裂隙密集带、深部卸荷带及节理裂隙发育。为了监测边坡在开挖过程中引起的卸荷松弛和后期大坝蓄水引起的应力重分布,以及对由此造成的边坡潜在滑动区域进行识别和圈定,采用高精度微震监测技术进行岩质边坡潜在失稳监测的工程实践。通过构建右岸边坡三维地质模型和优化传感器布设方案,采用人工定点爆破试验对监测系统定位性能进行测试,结果显示在传感器阵列范围内的震源定位误差小于10 m,表明该监测系统具有较高的定位精度。工程实践证明,微震监测能够准确诊断出断层和卸荷带等构造活动的强度、烈度以及相关的时空参数,是实现边坡潜在失稳机理研究的一种新的监测手段。     

风积土高铁路基震动波的人工合成

地震荷载作用形成的震动波具有非平稳性、随机性等特点。在室内动三轴试验中不能准确将实际的震动波施加给土体试样,也就无法准确研究风积土土体在地震荷载作用时的动力特性。文中首先基于对风积土路基周边地震资料的分析,以与抗震规范相容的功率谱为目标谱,确定需要控制的反应谱的坐标点和反应谱的容许误差,利用三角级数法和快速傅里叶变换法合成了人工地震波;然后利用M ATLAB和震动持时、频率和幅值等实测数据合成了具有一定频谱特性的人工波,从而极大地方便和简化了对震动荷载作用下风积土的动力特性的研究。     

渤海PL19-3油田设计地震动参数研究

渤海PL19-3油田按美国有关规范进行抗震设计,其抗震设防标准和地震动参数与我国有关技术规范相比均存在一定的差别。本文根据渤海及邻区的地震构造、地震活动环境的研究结果,以及工程场地的钻探资料、土动力参数测试结果,参照美国有关技术规范的方法,确定了PL19-3油田的设计地震动参数。研究成果不但能满足该工程的抗震设计需要,也可供渤海海域其他工程参考,尤其是所得到的场地土动力学参数具有其特殊性和代表性。本工作将促进海洋工程的抗震技术规范和设防标准的研究,同时,也为未来开展海域地震区划工作积累了基础资料和工作方法。     

物联网技术在地震救灾中的应用

研究了物联网技术在地震救灾中的应用。在体系结构设计中主要针对无线传感器网络节点、自组网技术、数据采集与灾情分析软件、多源信息融合等几个方面开展研究,构造出基于物联网技术的信息处理平台,在此基础上组建一个地震监测、预警及救灾部署控制中心,并实现信息处理平台与城市基础设施的互连接口。最终,在地震救灾中能够利用多源信息融合技术为控制中心实现决策和指挥提供科学、高效的服务。     

城市燃气管网的地震安全控制技术研究

介绍了落球式全机械式地震自动关闭的燃气阀门以及永磁式全机械地震燃气阀门以及基于地震动参数控制的城市燃气管道地震安全控制系统技术的结构原理、技术性能,并对其进行了全面测试,获得了理想的结果。在唐山某小区率先安装了国内第一套燃气管网地震安全控制系统,该系统已安全运行了近4 a。     

埋设管网系统地震危险性分析方法

埋设管网系统有如下三个特点,即:埋于地基中、在平面内延伸分布范围广、具有生命线工程的重要性,故其抗震设计与地震危险性分析方法也与一般房屋建筑不同。为此,本文提出了一种同时考虑给定地震下地震动场的空间相关性、局部场地条件及地震发生非确定性影响的地震危险性分析方法。本文建议的方法中给定地震下地震动场的确定包括四方面的工作:①确定地震动场的参数,用场内各点之间的相对运动(如相对变形)而不是单点的运动(如加速度);②在频域内确定场内单个点的地震动,以幅值谱与相位谱表示;③用若干个离散点的地震动来描述地震动场;④考虑局部场地的影响。地震动空间相关性与地震发生非确定性同时考虑之间的矛盾问题在本文方法中也得到了处理,采用这一方法的优点是在地震动场中同时考虑了震级、距离及场地的影响,本文提出的方法也可以用于在平面上分布范围较广的其它生命线网络工程。     

青藏工程走廊多年冻土场地地震安全性研究进展∗

宽度不到10 km的青藏工程走廊穿越长约550 km的多年冻土区,承载了青藏铁路、青藏公路等重要生命线工程,同时,该地区强震多发,工程设施未来遭遇地震作用的风险较大。围绕青藏工程走廊多年冻土区这一特殊研究区域,从地震危险性分析和多年冻土场地地震动特征研究两方面对青藏工程走廊多年冻土区场地地震安全性研究现状进行回顾,并介绍最新研究进展。基于青藏工程走廊地震危险性对比分析结果,分别给出50年和100年超越概率63%、10%、2%的青藏工程走廊基岩地震动区划图,并转换得到50年超越概率10%的青藏工程走廊一般场地PGA区划图,与第五代中国地震动参数区划图相比,PGA=0.2g的范围有所扩大。场地反应分析结果表明,多年冻土场地地震动特征与冻土层温度及厚度、季节融化层厚度、冻土夹层厚度及其埋深有关。完全冻结场地地震动特征主要受冻土层温度和厚度影响,季节融化场地地震动特征主要受季节融化层厚度和多年冻土层厚度影响,多年冻土夹层场地地震动特征主要受冻土夹层厚度及埋深影响。研究结果可为青藏工程走廊内多年冻土区地震灾害风险区划、重大冻土工程地震安全性评价、寒区新建工程抗震设防及已有工程设施抗震加固等提供参考。     

电力工程建设场地设计地震动参数的研究

以江苏某电厂为例,采用概率法对其工程场地进行地震危险性分析,确定基岩水平向地震加速度时程,并根据场地土的静、动力性能参数的测试结果,采用等效线性化考虑土的非线性特性的影响,利用一维波动模型进行场地土层地震反应分析和地震动效应分析。文中得到了50年超越概率63%、10%和3%的地表水平向地震动峰值加速度和反应谱,将所得结果与电力工程相关规范作了一些比较,指出了相关规范中的一些不足,提出应对大型电力工程场地的设计地震动参数做专门的研究。